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微生物所揭示链丝菌素中D-古洛糖胺单元的生物合成机制

发布日期:2019-09-09 10:06:09 | 编辑:it技术文章网| 阅读次数:

  链丝菌素是一类非典型的氨基糖苷类抗生素,具有良好的抗菌活性。产品名为中生菌素的链丝菌素类农药广泛应用于水稻白叶枯病和白菜腐心病等农业病害的防治。但链丝菌素产物组分复杂,不同组分之间活性差异较大,对中生菌素产品质量的提升有很大的限制。中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室陈义华课题组希望通过对链丝菌素的研究,在理解其生物合成和调控机制的基础上,改造产生菌的代谢途径,简化产物谱,提升链丝菌素的产量和产率。在现有的研究中,研究人员针对链丝菌素中的D-古洛糖胺单元,利用分子遗传学、天然产物化学及生物化学的手段,解析了D-古洛糖胺单元的生物合成途径,揭示了四个相关基因的功能,并在此过程中鉴定了两个活性新颖的酶,为下一步的工作奠定了基础。相关成果近日在线发表在《德国应用化学》杂志上。

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  研究揭示链丝菌素中D-古洛糖胺单元的合成过程如下图所示:首先由糖基转移酶StnG催化UDP-N-乙酰化-D-葡萄糖连接到链里啶内酰胺的亚胺上,随后由StnJ催化异构化反应、StnQ催化甲酰胺化反应,最后由脱乙酰化酶StnI脱去乙酰基得到Streptothrisamine。其中,StnG是自然界中首例催化胍基上亚胺糖基化的酶,而且StnG是天然产物糖基化极少涉及的GT-A型的糖基转移酶。考虑到胍基在生物体内广泛存在(如:蛋白质中的精氨酸和核酸中的鸟嘌呤),StnG可能代表了一类具有广泛性的新型糖基转移酶。另外一个活性新颖的蛋白是StnI。此前发现的LmbE家族的脱乙酰化酶都催化葡萄糖胺单元的脱乙酰化反应,StnI是第一个催化古洛糖胺单元脱乙酰化反应的酶。

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  该研究由陈义华课题组助理研究员郭正彦和李金娥及博士后秦华作为共同第一作者完成。课题组的研究实习员王敏和李学兵课题组的吕迅也参与了部分工作。此项工作得到了科技部“973”项目、国家自然科学基金和中科院“百人计划”项目的资助。

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  微生物所揭示链丝菌素中D-古洛糖胺单元的生物合成机制

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